Nyquist-Rate AD-Wandler mit signalverlaufsabhängiger Abtastrate

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Dirk Killat
• Fachliche Zuordnung: Elektronische Halbleiter, Bauelemente und Schaltungen, Integrierte Systeme, Sensorik, Theoretische Elektrotechnik
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 250702138

Das Projekt soll Lösungen für die Dynamisierung der Abtastrate in Nyquist-Rate ADCs liefern. Im Vordergrund stehen hierbei Verfahren, die den analogen Aufwand beim Vorverstärker und beim Quantisierier nicht erhöhen, also z. B. keine zusätzlichen Komparatoren für eine Transientenerkennung des Eingangssignals erfordern. Ansatzpunkt ist der zeitliche Verlauf des Ausgangssignals des Quantisierers in ADCs mit einem Rückkoppel-DAC.Das zweite Ziel ist eine möglichst mathematische Beschreibung und Modellierung der Schleife und der Ablaufsteuerung in asynchronen ADCs. Dabei werden die zuvor entwickelten und modellierten Funktionsblöcke zu einem Gesamtsystem zusammengeführt. Aus der Modellierung der Schleife sollen Stabilitätskriterien abgeleitet sowie dem Anwender ein Regelwerk zum Design von asynchronen ADCs in die Hand gegeben werden.Im dritten Schritt sollen die theoretischen Arbeiten mit einem Demonstrator überprüft werden. Ziel ist hier nicht primär einen ADC nur mit einer sehr guten FOM zu entwickeln, sondern einen Baukasten für ADCs mit signalverlaufsabhängiger Abtastrate bereitzustellen. Um das Risiko beim Tapeout des Testchips zu minimieren, soll der ADC in modularer Weise aufgebaut sein, um verschiedene Konfigurationen und Evaluierungsmöglichkeiten zu bieten. Für höchste Flexibilität sorgt hier die Implementierung des Digitalteils in einem FPGA.Durch den modularen Aufbau des Testchips mit mehreren analogen Konfigurationen, der bisher vorliegenden Erfahrung im Design von ADC-Testchips, und bis zum Tapeout dieses Projektes vorliegenden Erfahrung im 65nm-Design, kann zumindest eine grundlegende Evaluierung und ein wissenschaftlicher Erkenntnisgewinn sichergestellt werden.Bei der Evaluierung des Testchips und der Auswertung der Ergebnisse wird ein besonderer Wert darauf gelegt, die möglichen Abweichungen im ursprünglichen Modell einzubauen und die tatsächlichen Messungen mit dem Modell in Deckung zu bringen. Hierdurch wird sichergestellt, dass alle Effekte, die zu einer Abweichung von der idealen Charakteristik führen, auch verstanden werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen